徠卡機載激光掃描系統(tǒng)ALS50-II剖析

ALS50-II機載激光掃描系統(tǒng)內(nèi)容提要LIDAR技術(shù)背景簡介及應用領(lǐng)域

ALS50-II機載激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)品簡介ALS50應用成果展示

ALS50-II總結(jié)

2內(nèi)容提要

LIDAR技術(shù)背景簡介及應用領(lǐng)域

ALS50-II機載激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)品簡介ALS50應用成果展示

ALS50-II總結(jié)

3LIDAR技術(shù)背景LIDAR稱為激光雷達，是激光掃描與探測系統(tǒng)的簡稱。機載LIDAR技術(shù)提供了一種高效快捷地獲取高精度空間數(shù)據(jù)的方法。它的優(yōu)勢在于對大范圍區(qū)域、人口密集區(qū)域、地形復雜地區(qū)、沿岸島礁海區(qū)進行空間數(shù)據(jù)的快速獲取，而這正是用其他方法所不能得到的或是在高昂成本下才能獲得的。4機載LIDAR主要的應用領(lǐng)域國土資源調(diào)查獲取高密集、高精度、高清晰的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，提取、挖掘各種專題信息數(shù)據(jù)，服務于國土資源的信息化管理和調(diào)查。林業(yè)資源調(diào)查分析森林樹木的覆蓋率和覆蓋面積，概算出森林占地面積和樹木的平均高度，便于相關(guān)部門進行宏觀調(diào)控。電力選線、勘測了解整個線路設(shè)計區(qū)域內(nèi)的地形和地物要素的情況，尤其是在樹木密集處，可以估算出需要砍伐樹木的面積和木材量。交通管線設(shè)計為公路、鐵路設(shè)計提供高精度的地面高程模型，以方便線路設(shè)計和施工土方量的精確計算。同樣在進行通訊網(wǎng)絡、油管、氣管線路設(shè)計時有著重要的應用價值。數(shù)字城市建設(shè)可以完成三維數(shù)字城市建設(shè)的主要部分－城市三維數(shù)字模型的建設(shè)。數(shù)字地面模型與GIS系統(tǒng)有機的結(jié)合，可以建立和完善“數(shù)字城市”系統(tǒng)。5內(nèi)容提要LIDAR技術(shù)背景簡介及應用領(lǐng)域

ALS50-II機載激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)品簡介ALS50應用成果展示

ALS50-II總結(jié)

6ALS50-II

系統(tǒng)組成

ALS50-II是可搭載在多種航空飛行平臺上獲取地表激光反射數(shù)據(jù)的機載激光掃描集成系統(tǒng)。可全天候（包括夜間或惡劣天氣）進行航空遙感作業(yè)，快速獲取高精度DTM。與光學或數(shù)字影像結(jié)合使用，加上少量控制點可獲得正射影像產(chǎn)品。激光掃描儀系統(tǒng)控制箱操作終端導航終端7ALS50-II

工作原理將ALS50-II安裝于航空平臺上，通過測量飛機的空間位置與姿態(tài)，以及飛機對地距離和掃描角度，得出地面激光掃描點的三維位置坐標。飛機的空間位置由GPS確定，姿態(tài)由慣性測量單元IMU確定，飛機對地距離由激光信號發(fā)射與接收的時間間隔確定，由此綜合解算得出DTM。此外，由接收的激光信號強弱則可得到地表分類信息。8ALS50-II

性能指標ALS50-II將脈沖頻率提高到150KHz。在保證數(shù)據(jù)精度的前提下，大大提高了激光點密度。ALS50-II最大脈沖頻率150kHz最大掃描頻率90Hz回波/強度信號次數(shù)4+3相對飛行高度(m)200–6000最大掃描角度(deg)75自適應滾動補償有控制箱工作溫度0–40°C掃描儀工作溫度0–40°C機艙內(nèi)溫度數(shù)碼相機1280x1024像素IPAS型號IPASCUS69ALS50-II

性能升級更多小體積目標可以進行測量（如：電力線）更多低反射率的物體能被探測到（如：瀝青道路）更高的飛行高度-在大面積低點密度項目中提供最大覆蓋率-甚至在山區(qū)都可以采用固定飛行高度對大氣條件要求低（如：霧、煙、霾）采用同一硬盤存儲GPS、IMU及激光數(shù)據(jù)所有操作通過圖形界面遠程進行控制10ALS50-II掃描儀(cm,kg)37Wx56Dx24H,30kg控制箱(cm,kg)45Wx47Dx36H(8U),40kg電源(28VDC)<28A平均,<35A最高激光發(fā)散度0.22mr@1/e2(0.15mr@1/e)波形壓8bits@1nsecinterval@50kHz硬盤300GB(~17小時)是否能從現(xiàn)有系統(tǒng)升級?能ALS50-II

產(chǎn)品規(guī)格11ALS50-II

精度報告相對飛行高度ALS50-II,40OFOV

包含GPS誤差10cmAGL[m]平面精度高程精度[cm]脈沖頻率[kHz]500981501000151199.32000241358.4300034154185000542126.06000652421.912IPASPPP精確單點定位

Leica推出IPASPPP(PrecisePointPositioning)精確單點定位軟件，采用精密衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)和精密衛(wèi)星時鐘糾正數(shù)據(jù)，在不架設(shè)基站的情況下計算精密的動態(tài)定位信息。采用此項技術(shù)的優(yōu)勢在于：提供高精度解算GPS和IMU數(shù)據(jù)的全新解決方案GPS差分不依賴地面參考站的觀測數(shù)據(jù)操作簡便，工作流程更加簡化高效高精度星歷：30s間隔，13天后獲取低精度星歷：5min間隔，17小時后獲取13IPAS

慣性定位及定向系統(tǒng)通過GPS/IMU直接獲取外方位元素可靠的后處理解算模型，獲取高精度飛機的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)提高陀螺座架的實時精度提供飛行控制及管理系統(tǒng)信號傳輸端口(ASCOT,Track’Air,etc.)，可進行遠程控制14FPES

飛行計劃及評估軟件采用電子地圖為背景，制定優(yōu)化的飛行路線可加入數(shù)字高程模型制定飛行計劃可以導出數(shù)據(jù)到飛行控制系統(tǒng)中（ASCOT，F(xiàn)CMS）飛行質(zhì)量評估15FCMS

飛行及航攝儀控制管理軟件能同時控制多個航攝儀提供飛行模擬軟件對飛行操作員進行訓練優(yōu)化飛行路線對飛行過程進行質(zhì)量控制16內(nèi)容提要LIDAR技術(shù)背景簡介及應用領(lǐng)域

ALS50-II機載激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)品簡介

ALS50應用成果展示

ALS50-II總結(jié)

17ALS50應用成果地表點云數(shù)據(jù)DSM－未處理植被18地面點云數(shù)據(jù)DTM－去除植被ALS50應用成果19ALS50應用成果數(shù)字高程模型DEM20ALS50應用成果地面等高線21ALS50應用成果DEM三維顯示22ALS50應用成果DOM疊合DEM三維景觀圖23ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)數(shù)字城市表面模型24MICROSTATION特征物提取ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)25城區(qū)激光點云景觀圖（Montana州立大學）ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)261.5MLIDARmodel–September15,2001三維數(shù)字表面模型ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)27ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)市中心剖面圖28激光點云數(shù)據(jù)剖面圖ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)29ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)激光點云數(shù)據(jù)剖面圖30ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)激光點云數(shù)據(jù)剖面圖31建筑物邊緣規(guī)格化及與DSM影像疊加ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)32ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)高程分類33數(shù)字影像ALS50應用成果

城市數(shù)據(jù)34數(shù)據(jù)來源：NOAAUSAALS50應用成果

水資源分析海岸線侵蝕分析1997年2000年351997LIDARData2000LIDARData增長海岸新建房屋數(shù)據(jù)來源：NOAAUSAALS50應用成果

水資源分析海岸線侵蝕分析36案例：美國北卡羅來納州需要進行洪水淹沒評估分析，并進行快速制圖方法：采用機載LIDAR的手段獲取地表數(shù)據(jù)結(jié)果：利用快速更新的地圖來減少洪水帶來的影響實時洪水預報，并在網(wǎng)絡進行發(fā)布ALS50應用成果

水資源分析洪水預報分析洪水水面實時變化顯示37SpatialDataDevelopment-Airborne海岸LIDAR數(shù)據(jù)，DEM與等高線疊合圖案例：南卡羅來納州法律規(guī)定每隔10年需要進行海岸線的勘測修復工作方法：采用機載LIDAR獲取地表數(shù)據(jù)結(jié)果：獲取全部南卡羅來納州的海岸高程數(shù)據(jù)海岸線的修復可以保證海岸帶水土完整性、減小海岸侵蝕帶來的影響、降低暴風雨所帶來的風險ALS50應用成果

水資源分析海岸線監(jiān)測分析38ALS50應用成果

水資源分析洪水淹沒預報分析普通DEM

低精度

LIDARDEM

高精度39ALS50應用成果

水資源分析淹沒區(qū)域變化監(jiān)測230m水位線40ALS50應用成果

水資源分析232m水位線淹沒區(qū)域變化監(jiān)測41ALS50應用成果

水資源分析233m水位線淹沒區(qū)域變化監(jiān)測42ALS50應用成果

水資源分析洪水淹沒區(qū)制圖流程43淹沒區(qū)制圖ALS50應用成果

水資源分析44ALS50應用成果

植被分析激光點云數(shù)據(jù)DSM－未去除植被45ALS50應用成果

植被分析數(shù)據(jù)激光點云數(shù)據(jù)DTM－去除植被46數(shù)字地表模型數(shù)字表面模型ALS50應用成果

植被分析數(shù)據(jù)47

Heights1-5m

5-10m

10-15m

15-20m

20-25m

>25mALS50應用成果

植被分析數(shù)據(jù)植被高度分析48ALS50應用成果

電力線數(shù)據(jù)49ALS50應用成果

電力線數(shù)據(jù)根據(jù)高度不同激光點云分類50ALS50應用成果

電力線數(shù)據(jù)俯視圖

剖面圖

51ALS50應用成果

電力線數(shù)據(jù)根據(jù)回波強度進行分類52ALS50應用成果

電力線數(shù)據(jù)電力線三維模型53ALS50應用成果

管線數(shù)據(jù)數(shù)字正攝影像條帶拼接54ALS50應用成果

管線數(shù)據(jù)第一次飛行第二次飛行天然氣管道高程變化對比55ALS50應用成果

管線數(shù)據(jù)西氣東輸正攝影像圖56高速公路

樹木小屋耕地ALS50應用成果

道路數(shù)據(jù)條帶數(shù)字高程模型57ALS50應用成果

道路數(shù)據(jù)大場景數(shù)字表面模型58ALS50應用成果

道路數(shù)據(jù)59ALS50應用成果

道路數(shù)據(jù)正攝影像60ALS50應用成果

道路數(shù)據(jù)高分辨率數(shù)碼影像61ALS50應用成果礦山結(jié)構(gòu)三維DEM模型62ALS50應用成果管道結(jié)構(gòu)三維DEM模型63LIDAR數(shù)據(jù)生成DEM渲染圖ALS50應用成果

數(shù)字海洋項目64數(shù)字線化圖疊合等高線DEM疊合等高線DEM渲染圖

ALS50應用成果

數(shù)字海洋項目65采用激光點云數(shù)據(jù)套合影像生成的飛行區(qū)域3D效果圖

ALS50應用成果

數(shù)字海洋項目66ALS50應用成果多種類型數(shù)據(jù)無縫集成DEMContourlineImageDTMGrid67內(nèi)容提